Fraunhoferdemo
Resumo
Fraunhoferdemo simula o padrão de difração que resulta da combinação de um conjunto de
fontes de ponto consecutivas e igualmente espaçadas (ou, de outro modo, uma coleção de
aberturas finas como agulha). Os pontos / furos de agulha podem ser ou fontes planas (em
cujo caso o padrão de difração é o padrão de campo distante ou transformações de Fourier
dos pontos) ou fontes esféricas posicionadas a uma distância fixa e moderada da tela de
projeção simulada. O programa demo exibe o conjunto de pontos, o padrão de intensidade
de campo distante ou campo finito que os ponto geram, e um gráfico do padrão de
intensidade. O número de fontes, seu tipo, escala e comprimento de onda luz que eles
emitem pode ser controlado por barras de rolagem no painel de controle.
Usando o programa
Fraunhoferdemo possui a seguinte aparência ao ser iniciado:
A janela demo é dividida em vários componentes horizontais:
Gráfico de intensidade de campo distante
O gráfico na parte superior da interface com o usuário mostra o perfil de intensidade do
padrão de campo distante produzido por um determinado conjunto de aberturas finas como
agulha ou pontos coerentes. A altura do ponto mais alto do gráfico permanece constante,
mas a escala do gráfico muda conforme indicado pelas linhas horizontais azuis que marcam
as unidades de intensidade.
Padrão de intensidade de campo distante
O padrão de intensidade criado simula a aparência do padrão de intensidade de campo
distante real, que poderia ser visto projetado em uma parede ou cartão. A intensidade
desse padrão é normalizada: a parte mais brilhante do padrão é sempre de intensidade 1. À
medida que mais pontos são adicionados, o padrão desenvolve detalhes de escala cada vez
mais fina. Observe que o padrão exibido é na verdade a raiz quadrada do padrão de
intensidade de campo distante; essa modificação permite que os lobos menores do sejam
mais bem observados em um monitor típico de computador.
Diagrama de fonte
O diagrama de fonte mostra os pontos ou furos de agulha que geram o padrão. À medida
que os controles do demo são ajustados, o número de pontos, espaçamento e intensidade
são alterados. A intensidade das fontes é fixa, portanto a intensidade total (incoerente) das
fontes é um valor constante de 1: o aumento do número de fontes diminui a intensidade de
cada fonte (novamente, a intensidade real do ponto exibido na interface com o usuário é a
raiz quadrada da intensidade do ponto para melhorar a visibilidade).
Controles
Tipo de fonte
Dois botões com opções controlam a forma da frente de onda das fontes. Se as fontes
planas forem escolhidas, a frente de onda emitida por cada fonte é uma onda plana de
inclinação apropriada. O padrão resultante é um padrão de Fraunhofer ou de campo
distante. Se, ao contrário, as fontes forem ajustadas como esféricas, o padrão resultante será
mais do padrão de campo próximo (embora a tela de projeção ainda esteja a uma distância
moderada dos pontos). A alteração mais significativa a ser percebida durante a observação
do padrão resultante das fontes esféricas é que o espaçamento dos pontos brilhantes ou
máxima aumenta em direção às bordas do padrão.
Observe também que, em qualquer caso, a luz emitida dos pontos na simulação não
diminui com a distância. Além disso, as fontes são omni-direcionais e não localizadas: a
luz de cada fonte brilha em todas as partes da tela de projeção com brilho igual e nenhum
tipo de diminuição.
Número de fontes
Esta barra de rolagem altera o número de fontes que contribuem para o padrão de
interferência/difração. As fontes mantêm o espaçamento à medida que forem adicionadas
novas fontes (ou seja, a escala do padrão permanece a mesma enquanto a largura do padrão
aumenta).
Espaçamento da fonte
Esta barra de rolagem estreita ou alarga a largura da coleção de fonte, ao mesmo
tempo em que mantém as fontes eqüidistantes uma das outras. O estreitamento do
espaçamento aumenta a escala do padrão de campo distante (diminuindo sua
freqüência), enquanto o alargamento do espaçamento esparrama o padrão
(aumentando sua freqüência).
"Comprimento de onda"
Simula a alteração do comprimento de onda das fontes. Como a escala física do padrão
não é especificada, o comprimento de onda não corresponde a nenhuma radiação em
particular (por isso as aspas do título, “comprimento de onda”). A escala do padrão de
campo distante é proporcional ao comprimento de onda das fontes.